Эффекты от применения ТЭС

· Снижение выраженности невротической симптоматики, снятие напряженности, чувства тревоги, различных страхов.

· Эмоциональный фон приобретает положительную окрашенность.

· Во время сеанса пациент испытывает состояние покоя, мышечного расслабления (снимаются мышечные зажимы).

· За счет урегулирования процессов возбуждения и торможения снимается аффективное напряжение, с одной стороны, и заторможенность (депрессивное состояние), с другой.

· Блокирование механизмов психологической защиты

· Эффект анальгезии, позволяющий снять болевую симптоматику при сопутствующих соматических заболеваниях (миалгии, кардиалгии, невралгии, головные боли различного генеза и т.д.)

МЭГ. МЭГ – это регистрация магнитных полей, которые создаются электрическим током от синхронной активности множества нервных клеток.

9) Системы интерфейсов для взаимодействия человека с внешними устройствами: «Мозг-Компьютер-Интерфейс» (‘Brain-Computer-Interface’, BCI) и «Мышца-Компьютер-Интерфейс» (‘Muscle-Computer-Interface, MCI): инвазивный и неинвазивный варианты, результаты опытов на животных и экспериментов с человеком, значение и перспективы исследований в этой области для науки и практики.

Интерфейс мозг–компьютер (ИМК) — одна из самых многообещающих технологий в области лечения неврологичес- ких заболеваний и травм. ИМК позволяет установить связь между неповрежденными участками мозга и протезами отсутствующих конечностей, носимыми нейропротезами, инвалидными креслами, искусственными органами чувств и другими устройствами, компенсирующими утраченные функции. В настоящее время ИМК быстро развиваются благодаря бурному росту вычислительных мощностей, робототехники, методов записи сигналов мозга и математиче- ских алгоритмов для их декодирования. Принято классифицировать ИМК на моторные (воспроизводящие движения), сенсорные (чувствительные) и двунаправленные (сенсорномоторные). Существуют также интерфейсы, интерпрети- рующие или воздействующие на высшие нервные функции. По степени проникновения в биологические ткани ор- ганизма выделяют инвазивные (глубоко проникающие) и неинвазивные (взаимодействующие лишь с поверхностью тела, но не проникающие) ИМК. Неинвазивные ИМК безопаснее и проще в использовании, но имеют ограничения по пропускной способности сигнала. Инвазивные же благодаря непосредственному контакту мультиэлектродных матриц с нейронными ансамблями без зашумления и дополнительных фильтрующих барьеров позволяют считывать сигна- лы в высоком разрешении и локально стимулировать нервную ткань для передачи сигналов обратной связи в мозг. Технологии ИМК разрабатываются не только для индивидуального пользования, но и для выполнения коллективных задач при помощи мозгосетей.

Интерфейс мозг-компьютер (ИМК) — перспективное сред- ство лечения многих неврологических патологий. В его основу положен принцип создания связей между неповре- жденными участками мозга и вспомогательными устрой- ствами, которые способны компенсировать моторные и сенсорные функции [1–5]. Например, пациенты, парали- зованные из-за перелома позвоночника, смогут восста- новить подвижность, используя ИМК, который соединяет нейронные структуры моторной коры с роботизированны- ми руками, экзоскелетами или нейроморфными электро- генераторами. Определенные успехи в разработке таких ИМК уже достигнуты [6–9]. Более того, пациенты могут надеяться на восстановление чувствительности парали- зованных участков тела при помощи сенсорных ИМК, со- единяющих соматосенсорные отделы нервной системы с протезами, оснащенными датчиками прикосновения и по- ложения и вызывающими ощущения посредством электри- ческой стимуляции коры.

Уже в середине 1960-х гг. проводились эксперименты на обезьянах, которым имплантировали мультиэлектродные матрицы для регистрации потенциалов коры и электри- ческой стимуляции [15, 18]. Было показано, что сенсомо- торная кора активировалась, когда обезьяны производили движения, а электростимуляция коры, наоборот, вызывала сокращение мышц.

В 1963 г. Walter провел эксперимент, в котором был реализован первый ИМК в том смысле, как мы его пони- маем теперь [19]. Пациентам по медицинским показаниям были имплантированы электроды в различные области коры мозга. Им предлагалось переключать слайды проек- тора, нажимая на кнопку. Обнаружив область коры, ответ- ственную за воспроизведение этого мышечного паттерна, исследователь подключил ее напрямую к проектору. Па- циенты нажимали на отсоединенную кнопку, но слайды продолжали переключаться: управление осуществлялось непосредственно мозгом, причем даже быстрее, чем че- ловек успевал нажать на кнопку.

Идею, сходную с идеей современных ИМК, сформули- ровали в конце 1960-х гг. ученые из Национального инс- титута здоровья США (National Institute of Health), которые заявили, что основным направлением их исследований будет разработка принципов и методов управления внеш- ними устройствами с использованием сигналов мозга [20]. Исследователи имплантировали обезьянам в моторную область коры электроды, которые регистрировали потен- циалы действия нескольких нейронов в то время, как жи- вотные двигали кистью [21]. Записанные разряды нейронов преобразовывали в траекторию движения кисти с помо- щью линейной регрессии. Потребовалось еще десять лет исследований, чтобы осуществить такое преобразование в реальном времени: обезьяна обучилась управлять кур- сором на экране, активируя нейроны моторной коры [22].

Важное требование к ИМК — безопасность. Наиболее безопасны неинвазивные ИМК, т. е. не использующие про- никновение в биологические ткани для записи нейронной активности. Было разработано множество неинвазивных ИМК, в первую очередь для управления инвалидными колясками и восстановления коммуникативной функции с помощью речевых синтезаторов [44, 45, 65–68]

Для того, чтобы облегчить и сделать более полным восприятие протеза как части собственного тела, необходимо осуществить его «очувствление», т. е. снабдить его сенсорами, отвечающими на соприкосновения с внешними предметами (тактильные датчики) и изменения его пространственной конфигурации (проприоцептивные датчики), а также обеспечить поступление информации от этих датчиков в мозг. В существующих на настоящее время ИМК эта информация поступает в мозг только с помощью зрения.

10) Магнитоэнцефалограмма: способы регистрации, обработка и представление данных, сравнительный анализ возможностей МЭГ и ЭЭГ в исследовании механизмов мозга. Транскраниальная магнитная стимуляция .

МЭГ - метод регистрации и визуализации магнитных полей, возникающих вследствие электрической активности мозга.

История

Датский физик Ганс Христиан Эрстед Электромагнетизм. Поле выходило за пределы головы. Не очень глубоко. Магнитные поля быстро угасают. Регистрируется только кора.

1968 - Дэвид Коэн измерил магнитные поля от мозга

1972 Д.Коэн использовал СКВИД для регистрации магнитных полей электрической активности мозга СКВИД — сверхчувствительные магнитометры, используемые для измерения очень слабых магнитных полей.

Активность мозга= активностью большого количества нервных клеток+слабыми электрическими токами. Нервные клетки создают магнитные поля. Регистрация этих полей неконтактным способом позволяет получить МЭГ. Регистрируют с помощью высокочувствительных к электромагнитным полям датчиков.

При помощи МЭГ можно регистрировать основные ритмы ЭЭГ и ВП.

Достоинства:

1. Нет наводок и искажений от скальпа, мышц головы, костей черепа.

2. Более точная пространственная локализация источников в коре (примерно 1 мм)

3. Простота установки (не нужен гель)

Недостатки:

1. Слишком высокая цена прибора и необходимость его обслуживания

2. Не регистрируется активность подкорковых структур. Видны только тангенциальные слои коры (которые параллельно поверхности черепа, мозга)

3. Прибор очень чувствителен к электромагнитным наводкам

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — метод, позволяющий неинвазивно стимулировать кору головного мозга при помощи коротких магнитных импульсов. В отличие от транскраниальной электрической стимуляции (ТЭС), ТМС не сопряжена с болевыми ощущениями и поэтому может применяться в качестве диагностической процедуры в амбулаторных условиях.

Клиническое применение

Транскраниальная магнитная стимуляция может применяться в психиатрии, неврологии, эпилептологии, пульмонологии, педиатрии, офтальмологии, травматологии, ортопедии и других областях медицины для:

неинвазивной диагностики: демиелинизирующих болезней нервной системы, сосудистых заболеваний головного мозга, травматических повреждений спинного мозга, поражений черепных нервов, болезней мотонейрона, миело- и радикулопатий, болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, психических заболеваний, эпилепсии, мигрени, нейроурологических нарушений, локализации центра речи;

лечения: моторных нарушений, депрессии, спастичности, болевых синдромов, болезни Паркинсона, слуховых галлюцинаций, обсессивно-компульсивных расстройств, обострений шизофрении, наследственных дегенеративных болезней.

11) Рентгеноструктурная томография: физическая сущность методов, разрешающая способность, типы получаемых данных. Мультиспиральная РСТ.  

Физическая сущность.

Томография – это получение срезов мозга, просвечивая его рентгеновскими лучами. Современный рентгеновский томограф представляет из себя специальную рентгеновскую установку, которая вращается вокруг тела пациента и делает снимки под различными углами.

Томограф состоит из рентгеновской трубки , детекторов , ЭВМ и системы перемещения детекторов и рентгеновской трубки.

Поглощение рентгеновского излучения зависит от коэффициента поглощения объекта и длины прохождения луча через этот объект. У разных тканей разные коэффициенты поглощения.

НАПРИМЕР: если в головном мозге опухоль, то у раковых клеток наблюдаются другой коэффициент поглощения в сравнении со здоровыми клетками. На выходе мы видим это распределение в виде затемнённого участка (хорошо поглощает излучение).

Томография: структурная (рентгеновская) и функциональная (ПЭТ и фМРТ).

Общий принцип томографии был сформулирован в 1927 г. австрийским физиком Родоном. Он доказал, что, имея множество изображений срезов объекта, можно восстановить всю его структуру и при желании получить изображение тех его срезов, которые исходно не были получены. Операции, которые выполняются при томографии, получили название прямого и обратного преобразования Родона: описание объекта множеством изображений — прямое преобразование Родона (по объекту делают проекции), восстановление всей внутренней структуры объекта по набору его проекций — обратное преобразование (по проекциям делают объект).

Рентгеновская томография метод получения послойного изображения обследуемых областей тела и органов с помощью специально разработанных технологий (смещения источника рентгеновского излучения с фокусировкой на заданной глубине. Благодаря этому методу исследования стало возможно получение рентгенограмм без проекционного наложения соседних, более плотных по структуре, органов и тканей. Например, томография органов грудной клетки (при диагностике туберкулеза, онкологических заболеваний), томография турецкого седла (для исключения опухоли гипофиза), томография позвоночника и т.д.

Используемая в последние годы во многих современных клиниках и медицинских центрах мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ):

· Строение: расположение детекторов в 2 и 4 ряда (2х и 4х спиральные), непрерывное вращение источника излучения и стола с пациентом.

· обладает очень высокой разрешающей способностью (позволяет получать срезы толщиной в несколько миллиметров),

· благодаря 3D-реконструкции позволяет получать точные объемные изображения обследуемых органов и областей

· воздействие ионизирующего излучения сведено к минимально возможному

· использование дополнительного контрастирования органов и сосудистого русла позволяет точно диагностировать не только структурные, но и функциональные изменения, а также проводить дифференциальную диагностику заболеваний и повреждений, выявлять онкологические заболевания,

· позволила заменить сложные, травматичные и болезненные для пациентов исследования на более информативные, атравматичные и безболезненные методы

· диагностическая ценность, относительная доступность и более низкая себестоимость по сравнению с магнитно-резонансной томографией(МРТ), делает этот метод исследования очень востребованным, особенно при выявлении патологии (заболеваний, травматических повреждений, обнаружения инородных тел и аномалий развития и т.д.) костно-суставной системы, а также неотложных состояний (например, для диагностики острого нарушения мозгового кровообращения.

Компьютерная рентгеновская томография (или компьютерная Т.) - просвечивание рентгеновским лучом тела пациента осуществляется вокруг его продольной оси, благодаря чему получаются поперечные «срезы». Изображение поперечного слоя исследуемого объекта на экране полутонового дисплея обеспечивается с помощью математической обработки множества рентгеновских изображении одного и того же поперечного слоя, сделанных под разными углами в плоскости слоя. Компьютерный томограф состоит из рентгеновского излучателя, системы детектирования, регистрирующей прошедшее через исследуемый объект излучение; сканирующей установки, с помощью которой излучатель, а нередко и системы детектирования перемещаются вокруг неподвижного пациента; Высокая разрешающая способность (контрастное разрешение примерно в 10 раз превышает эту величину при обычной рентгеновской Т.) Одной из разновидностью КТ головного мозга является компьютерная ангиография, которую проводят для диагностики сосудистых поражений

Рентгеновские томографы высокого разрешения бывают двух типов: спиральные (СКТ) и многосрезовые (мультиспиральные, МСКТ). Мультиспиральные обычно бывают четырех-срезовыми . Многосрезовый сканер позволяет сканировать объект четырьмя спиралями за один оборот трубки. С учетом того, что полный оборот на многосрезовом сканере осуществляется в 2 раза быстрее, чем на обычном спиральном (0,5 и 1 сек. соответственно), достигаются следующие преимущества мультиспирального сканирования: в 8 раз больше объем (протяженность поля сканирования) при равных времени сканирования и разрешении (имеется ввиду толщина среза); в 4 раза быстрее сканирование при равных объеме и разрешении; в 4 раза больше разрешение при равных объеме и времени сканирования . В отличие от обычного томографа, спиральный томограф вращается непрерывно, не делая пауз. Время исследования при этом намного сокращается. Например, КТ легких проводится за 20-30 секунд. Спиральный томограф также обладает лучшей разрешающей способностью и позволяет диагностировать многие заболевания на ранних стадиях, например, обнаруживать опухоли небольших размеров, когда они еще поддаются лечению. Также появилась возможность "видеть" артерии и вены (Рис. 10).